JP7036850B2 - Sensor diffusion stack material for pressure sensing gloves and how to incorporate it - Google Patents
Sensor diffusion stack material for pressure sensing gloves and how to incorporate it Download PDFInfo
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Description
本明細書は一般に、センサーにかかる圧力を検出および測定するためのセンサーシステムおよびプロセスに関する。より具体的には、結果として生じる力を決定するために、センサー全体に加えられた力を伝達して、さまざまな密度の分散拡散材料(distribution and diffusion materials)を組み込んだセンサースタック設計に関する。 The present specification generally relates to sensor systems and processes for detecting and measuring the pressure exerted on a sensor. More specifically, it relates to a sensor stack design incorporating various densities of dispersion and diffusion materials by transmitting the force applied to the entire sensor to determine the resulting force.
センサーを使用して、それに適用される圧力測定値を収集することができる。例えば、力がかかったときに、オペレータの手に沿って経験する代表的な圧力測定値を収集するために、センサー技術を組み込んだグローブを使用できる。センサーによって検出される圧力測定の精度を向上させるために、グローブに沿って、および/またはグローブ内に配置されたセンサーのサイズ、位置および/または形状を、グローブのオペレータによって実行される所定のタスクに関連して決定することができる。事前に決められたタスクが、一般に、(例えば、オペレータの手(指や手のひらの表面を含む)の自然な湾曲によって)センサーに対してさまざまな角度で物理的な力に遭遇することを含み得る場合、それに加えられる物理的な力は、センサーの平面に対して非垂直方向に受けることがある。したがって、結果として生じる圧力測定の決定は、センサーで受ける力の角度による誤差が含まれる場合がある。センサーで検出された圧力を測定する際の潜在的な不正確さは、受けた力の大きさを特定する目的に有害である可能性がある。 Sensors can be used to collect pressure measurements applied to them. For example, gloves incorporating sensor technology can be used to collect typical pressure measurements experienced along the operator's hand when a force is applied. Predetermined tasks performed by the glove operator on the size, position and / or shape of sensors placed along and / or within the glove to improve the accuracy of pressure measurements detected by the sensor. Can be determined in relation to. Predetermined tasks can generally involve encountering physical forces at different angles to the sensor (eg, due to the natural curvature of the operator's hand (including the surface of the finger or palm)). In some cases, the physical force applied to it may be applied non-vertically to the plane of the sensor. Therefore, the resulting pressure measurement decision may include an error due to the angle of force received by the sensor. The potential inaccuracy in measuring the pressure detected by the sensor can be detrimental to the purpose of determining the magnitude of the force received.
一実施形態では、力を測定するための圧力感知グローブには、接触層のペアの間に配置される、接触層のペアと拡散層のペアを含むセンサーが含まれている。接触層のペアは、拡散層のペア全体でセンサーの外側面に沿って受ける力を分散する。センサーはさらに、拡散層のペアの間に配置された感知層を含む。拡散層のペアは、感知層を横断する接触層のペアから受信した力を正規化する。感知層は、センサーにかかる結果として生じる圧力を決定するために、感知層の表面積全体にわたって複数の位置で力を受ける。 In one embodiment, the pressure sensing glove for measuring force includes a sensor that includes a pair of contact layers and a pair of diffusion layers that are placed between the pairs of contact layers. The contact layer pair distributes the force received along the outer surface of the sensor across the diffusion layer pair. The sensor further includes a sensing layer placed between a pair of diffusion layers. The diffusion layer pair normalizes the force received from the contact layer pair across the sensing layer. The sensing layer receives forces at multiple locations over the entire surface area of the sensing layer to determine the resulting pressure on the sensor.
別の実施形態では、方法は、センサーの外側接触層に沿った位置にセンサーを含むグローブに加えられる力を受けるステップと、その位置から、外側接触層に沿って、外側接触層をわたる複数の位置まで力を分散するステップと、を含む。この方法は、センサーの外側拡散層の複数の位置で外側接触層の複数の位置から力を受けることをさらに含む。外側拡散層は、その上で受ける力に対して外側接触層の下に配置される。この方法は、外側拡散層全体にわたる複数の位置で外側拡散層を通過する力を正規化するステップと、センサーの感知層の表面領域をわたる力を受けるステップと、をさらに含む。感知層は、外側接触層の下に配置され、外側拡散層が、その上で受ける力に対する。 In another embodiment, the method is a step of receiving a force applied to a glove containing the sensor at a position along the outer contact layer of the sensor and from that position across the outer contact layer along the outer contact layer. Includes steps to distribute the force to position. The method further comprises receiving forces from multiple locations on the outer contact layer at multiple locations on the outer diffusion layer of the sensor. The outer diffusion layer is placed beneath the outer contact layer with respect to the forces it receives. The method further comprises normalizing the force passing through the outer diffusion layer at multiple locations across the outer diffusion layer, and receiving a force across the surface area of the sensor's sensing layer. The sensing layer is located below the outer contact layer and is against the force that the outer diffusion layer receives on it.
別の実施形態では、グローブ装置は、グローブ装置の表面に沿って配置された外層を含むセンサーを含み、グローブ装置の表面から力を受けるように構成されており、外層はさらに力を分散するように構成されており、それを介して分散力を正規化する。グローブ装置は、外層に隣接して配置された内層を含み、グローブ装置の表面で外層が力を受けることに応じて、垂直力を受けるように構成されている。内層はさらに、垂直力を分散するように構成され、それを通る分散法線力を正規化する。グローブ装置は、外層と内層の間に配置された感知層をさらに含む。感知層は、外層から正規化された力、および、グローブ装置の表面から受け取った力の結果として生じる大きさを検出するために内層からの正規化された垂直力を受けるように構成されている。 In another embodiment, the glove device comprises a sensor comprising an outer layer arranged along the surface of the glove device and is configured to receive force from the surface of the glove device so that the outer layer further disperses the force. It is configured in, through which the dispersion force is normalized. The glove device includes an inner layer arranged adjacent to the outer layer and is configured to receive a normal force in response to the force being received by the outer layer on the surface of the glove device. The inner layer is further configured to disperse the normal force and normalize the distributed normal force through it. The glove device further includes a sensing layer disposed between the outer and inner layers. The sensing layer is configured to receive a normalized force from the outer layer and a normalized normal force from the inner layer to detect the magnitude of the force received from the surface of the glove device. ..
本明細書に記載の実施形態により提供されるこれらおよび追加の特徴は、図面と併せて、以下の詳細な説明を考慮して、より完全に理解される。 These and additional features provided by the embodiments described herein are more fully understood in light of the following detailed description, in conjunction with the drawings.
図面に記載されている実施形態は、本質的に例示および例示である。また、特許請求の範囲によって定義される主題を限定することを意図したものではない。例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、以下の図面と併せて読むと、理解することができる。ここで、同様の構造は同様の参照番号で示されている。
グローブシステムは、グローブに沿って受けた力を集合的に検出するように設計されたセンサーセンブリの1つまたは複数のアレイ(領域など)を含むことができる。グローブのセンサーアレイに加えられる物理的な力を検出することにより、グローブのオペレータは、オペレータの手に沿ったさまざまな位置において、結果として生じる圧力を識別することができる。グローブのセンサーセンブリによって検出された圧力データを使用して、グローブシステムのオペレータは、タスク(例えば、物理的な位置、ジオメトリ、および/またはオペレータの手の向きの調整)の実行方法を調整できる。上記のデータの分析の結果として、オペレータの手に沿って耐える力を最小にして、それにより、負傷、不快、および/またはタスクを実行する際の不必要な苦痛の可能性を減らす。タスクを実行する適切な方法を決定するには、タスクの実行時にオペレータの手に加えられる力に基づいて、結果として生じる圧力を正確に測定することが望ましい。しかしながら、場合によっては、結果として生じる圧力測定は、手の掌表面および/またはセンサーセンブリの平面に沿って力を受けるさまざまな角度のためにオペレータの手に沿って受ける実際の力に対して変化する場合がある。力ベクトルの測定の不正確さは、オペレータの手に加えられた結果として生じる圧力を正確に測定する際に、また、オペレータの手でのタスクの実行において、適切な方法を決定する際に課題をもたらす可能性がある。 The glove system can include one or more arrays of sensor assemblies (such as regions) designed to collectively detect forces received along the glove. By detecting the physical force applied to the glove's sensor array, the glove operator can identify the resulting pressure at various locations along the operator's hand. The pressure data detected by the glove's sensor assembly can be used by the glove system operator to adjust how tasks (eg, physical position, geometry, and / or adjustment of the operator's hand orientation) are performed. As a result of the analysis of the above data, the force to withstand along the operator's hand is minimized, thereby reducing the possibility of injury, discomfort, and / or unnecessary pain in performing the task. To determine the appropriate way to perform a task, it is desirable to accurately measure the resulting pressure based on the force exerted on the operator's hands when performing the task. However, in some cases, the resulting pressure measurements vary relative to the actual force received along the operator's hand due to the various angles that receive the force along the palm surface of the hand and / or the plane of the sensor assembly. May be done. The inaccuracy of force vector measurements is a challenge in accurately measuring the pressure that results from being applied to the operator's hands and in determining the appropriate method for performing tasks in the operator's hands. May bring.
本開示は、概して、グローブシステムおよび方法に関する。これには、グローブに沿って受ける力を検出および測定するためのセンサー技術が含まれる。より具体的には、本開示は、センサーセンブリのコアセンサー層についてさまざまな材料の複数の層を配置することによりグローブのセンサーセンブリに沿って受け取った圧力の測定の精度を向上させるグローブシステムのセンサーセンブリおよび方法に関する。コアセンサー層の周りに配置された複数の層は、特に、センサーセンブリに沿って受ける力を分散して正規化するように構成される。コアセンサーアレイヤー全体に力を分散するセンシングシステムの提供は、それに加えられた力から計算された、結果として生じる圧力、特に、グローブの表面に対して角度のある向きを有する力を正確に測定するのに役立つ。グローブシステムは、受信したさまざまな力を検出および測定してタスクを実行する際の、正確な検出のために、グローブシステムの複数の層に力を分散および拡散させることにより、オペレータの手の掌表面に対して正確に、さまざまな角度でのオペレータの手における物理的な位置や方向など、適切な方法を決定するのに役立つ。 The present disclosure relates generally to glove systems and methods. This includes sensor technology for detecting and measuring the forces applied along the glove. More specifically, the present disclosure improves the accuracy of measuring the pressure received along the glove's sensor assembly by placing multiple layers of different materials for the sensor assembly's core sensor layer. Regarding assembly and method. A plurality of layers arranged around the core sensor layer are specifically configured to distribute and normalize the forces received along the sensor assembly. The provision of a sensing system that distributes the force throughout the core sensor layer accurately measures the resulting pressure, especially the force with an angled orientation with respect to the surface of the glove, calculated from the applied force. Helps to do. The glove system detects and measures the various forces received and distributes and disperses the forces across multiple layers of the glove system for accurate detection when performing tasks, thereby palming the operator's hand. It helps to determine the proper method, such as the exact physical position and orientation in the operator's hand at different angles with respect to the surface.
図面を参照すると、図1は、少なくとも1つの指表面領域102および掌表面領域(palmar surface region)104を含む、例示的なグローブシステム100を示す。グローブシステム100の掌表面領域104は、掌側中手部(palmar metacarpal region)106、掌側中央部(median palmar region)108、小指球部(hypothenar region)110、および母指球部112を含む、グローブシステム100の掌表面領域104は、特に、掌側中手部106、掌側中央部108、小指球部110、および母指球部112の1つ以上に沿って、その上に配置された1つまたは複数のセンサーアレイ120を含む。この例では、手掌表面領域104は、掌側中手部106に沿って配置された3つのセンサーアレイ120と、小指球部110に沿って配置された1つのセンサーアレイ120と、母指球部112に沿って配置された1つのセンサーアレイ120とを含む。1つ以上のセンサーアレイ120は、様々な方法でグローブシステム100に固定し、取り付けられることができる。その方法は、グローブシステム100のファブリック上に1つまたは複数のセンサーアレイ120を印刷するもの、1つ以上のセンサーアレイ120をグローブシステム100のファブリックに織り込むもの、1つ以上のセンサーアレイ120をグローブに接着固定するもの、および/または同様のもの、を含むが、それらに限られるものではない。追加のおよび/またはより少ないセンサーアレイ120は、本開示の範囲から逸脱することなく、ここに示され、描かれているもののほかにも手掌表面領域104の様々な解剖学的領域に沿って配置することができることが理解されるべきである。
Referring to the drawings, FIG. 1 shows an
グローブシステム100の1つ以上のセンサーアレイ120は、その中に配置された複数の検知領域122を含む。いくつかの実施形態では、1つ以上のセンサーアレイ120のそれぞれの複数の検知領域122は、グローブシステム100で実行される予定のタスクに関連して、手のひらの表面領域104に沿ってサイズ、形状が定められ、配置されている。言い換えると、1つ以上のセンサーアレイ120の位置とプロファイル、および、グローブシステム100の掌表面領域104に沿ってそこに含まれる複数の検知領域122は、グローブシステム100の所定の使用に基づいて、決定することができる。したがって、1つまたは複数のセンサーアレイ120は、オペレータの手で所定のタスクを実行するとき一般的にその上に力の負荷を受け取る掌表面領域の104の対応する領域106108、110、112に沿って、サイズ設定および配置されている。本明細書でより詳細に説明するように、1つ以上のセンサーアレイ120は、例えば、所定のタスクを実行するときオペレータの手が一般的に力の負荷を受ける場合、グローブシステム100の指表面領域102に沿って配置され得る。グローブシステム100に沿って、静的な位置に配置された、1つ以上のセンサーアレイ120に加えて、所定のタスクの実行中にプッシュロード(push load)を受け取ることができ、1つ以上のセンサーアレイ120は、グローブシステム100の部分に沿ってさらに配置することができ、特に手掌表面領域104において、オペレータの手に沿って間接的な力を生成する、横方向スライド可能な荷重を受け取ることができる。
One or
引き続き図1を参照すると、1つ以上のセンサーアレイ120のそれぞれの複数の検知領域122は、さらに、オペレータの手の表面の曲率に関連して、掌表面領域104に沿って、サイズ、形状が定められ、配置される。言い換えると、1つ以上のセンサーアレイ120のプロファイル、および、グローブシステム100の掌表面領域104に沿って、そこに含まれる複数の検知領域122は、オペレータの手の表面曲率に基づいて、センサーアレイ120が位置する掌表面領域104の特定の領域106、108、110、112に沿って、決定することができる。この例では、掌側中手部106に沿って位置するセンサーアレイ120の複数の検知領域122は、掌側中手部106の湾曲およびサイズに対してサイズおよび形状が決められている。したがって、掌側中手部106に沿って位置するセンサーアレイ120の複数の検知領域122は、掌側中手部106の対応する輪郭のため、比較的小さく円形である。
Continuing with reference to FIG. 1, each of the plurality of
小指球部110および母指球部112に沿って配置されたセンサーアレイ120の複数の検知領域122は、小指球部110および母指球部112の曲率とサイズに関連するサイズと形状が、それぞれ定められる。したがって、小指球部110および母指球部112に沿って配置されたセンサーアレイ120の複数の検知領域122は、小指球部110および母指領域112の対応する輪郭のために比較的大きく細長い。個々のセンサーアレイ120内の複数の検知領域122は、相対的なサイズと形状が異なる場合があることが理解されるべきである。さらに、1つまたは複数のセンサーアレイ120の他のさまざまなサイズ、形状および位置、特に、手のひらの表面領域104に沿って、その中に配置された検知領域122は、ここに示され、描かれているものより、グローブシステム100に含めることができることが理解されるべきである。本明細書でより詳細に説明するように、1つ以上のセンサーアレイ120内の複数の検知領域122を含むグローブシステム100で、グローブシステム100は、一般のオペレータの手の非離散的な解剖学的部分に沿って(すなわち、検知領域122に沿って)それに加えられる負荷力(force load)を感知するように構成される。1つ以上のセンサーアレイ120内に複数の検知領域122を含むことで、グローブシステム100は、圧力がかかるグローブシステム100に沿って位置の一般的な表示を提供することができることが理解されるべきである。本明細書でより詳細に説明するように、個々の個別のセンサーを含みことは、グローブシステムが圧力を受ける位置の特定の指示を提供することができる。
The plurality of
ここで図2を参照すると、別の例示的なグローブシステム200が示されている。以下で説明されている場合を除き、グローブシステム200は、同様の参照番号が同様のコンポーネントを識別するために使用されるように上記で記載されたグローブシステム100とほぼ同じであることは理解されるべきである。しかしながら、グローブシステム200は、手掌表面領域104に沿った1つまたは複数のセンサーアレイ220内にグローブシステム200が複数のセンサー222を含むことにおいて、グローブシステム100とは異なる。この例では、手掌表面領域104は、掌側中手部106に沿って配置された3つのセンサーアレイ220、小指球部110に沿って配置された1つのセンサーアレイ220、および、母指球部112に沿って配置された1つのセンサーアレイ220を含む。グローブシステム200のセンサーアレイ220のそれぞれは、その中に配置された複数の個別のセンサー222を含み、1つ以上のセンサーアレイ220は、様々な方法でグローブシステム200に固定し、取り付けることができる。この方法は、グローブシステム200のファブリック上に1つ以上のセンサーアレイ220を印刷するもの、1つ以上のセンサーアレイ220をグローブシステム200のファブリックに織り込むもの、1つ以上のセンサーアレイ220をグローブに接着固定するもの、および/または同様のものを含む。しかし、それらに限られるものではない。追加のおよび/またはより少ないセンサーアレイ220および/またはセンサー222が本開示の範囲から逸脱することなく、ここに示され、描かれているものより、手掌表面領域104の様々な解剖学的領域に沿って配置することができることが理解されるべきである。
Here, with reference to FIG. 2, another
いくつかの実施形態では、1つ以上のセンサーアレイ220のそれぞれの複数のセンサー222は、グローブシステム200で実行される予定のタスクに関連する掌表面領域104に沿って形づくられ、配置されるサイズが決められている。言い換えると、1つ以上のセンサーアレイ220の位置およびプロファイル、および、グローブシステム200の掌表面領域104に沿ってそこに含まれる複数のセンサー222は、グローブシステム200の所定の使用に基づいて決定することができる。したがって、1つ以上のセンサーアレイ220は、サイズが決められ、オペレータの手で所定のタスクを実行するとき、一般に力の負荷を受ける掌表面領域104の対応する領域106、108、110、112に沿って配置されている。本明細書でより詳細に説明するように、1つ以上のセンサーアレイ220、特に複数のセンサー222は、例えば、オペレータの手が一般に、所定のタスクを実行するときに、その上に力の負荷がかかるグローブシステム200の指表面領域102に沿って配置することができる。
In some embodiments, each of the plurality of
引き続き図1を参照すると、1つ以上のセンサーアレイ220のそれぞれの複数のセンサー222は、さらに、オペレータの手の表面の曲率に関連して、掌表面領域104に沿って、サイズ、形状が決められ、配置される。言い換えると、グローブシステム200の掌表面領域104に沿って、1つ以上のセンサーアレイ220およびそこに含まれる複数のセンサー222のプロファイルが、センサーアレイ220が位置する掌表面領域104の角度の特定の領域106、108、110、112に沿ったオペレータの手の表面曲率に基づいて、決定される。この例では、掌側中手部106に沿って位置するセンサーアレイ220の複数のセンサー222は、掌側中手部106の湾曲およびサイズに対してサイズおよび形状が決められている。したがって、掌側中手部106に沿って位置するセンサーアレイ220の複数のセンサー222は、掌側中手部106の対応する輪郭のため、比較的小さい。
Continuing with reference to FIG. 1, each of the plurality of
小指球部110および母指球部112に沿って配置されたセンサーアレイ220の複数のセンサー222は、小指球部110および母指球部112の曲率とサイズに関連して、それぞれサイズと形状とが決められる。したがって、小指球部110および母指球部112に沿って配置されたセンサーアレイ220の複数のセンサー222は、球体領域110および母指球部112の対応する輪郭のために比較的大きい。個々のセンサーアレイ220内の複数のセンサー222は、互いに相対的なサイズと形状が異なる場合があることが理解されるべきである。さらに、他1つ以上のセンサーアレイ220、特にその中に配置されたセンサー222のさまざまなサイズ、形状および位置は、ここに示され、描かれているものより、手のひらの表面領域104に沿って、グローブシステム200に含めることができることが理解されるべきである。本明細書でより詳細に説明するように、1つ以上のセンサーアレイ220内の複数のセンサー222を含むグローブシステム200で、グローブシステム200は、特に、オペレータの手の(すなわち、センサー222の上の)個別の解剖学的部分に沿ってそれに加えられる負荷力(force load)を感知するように構成される。1つ以上のセンサーアレイ220内の複数の個別センサー222で、グローブシステム200は、圧力を受けるグローブシステム200に沿って位置の特定の表示を提供することができることが理解されるべきである。
The plurality of
ここで図3Aを参照すると、グローブシステム100は、1つ以上の指表面領域102に沿って配置される1つまたは複数のセンサーアレイ120をさらに含むことができる。1つ以上のセンサーアレイ120は、グローブシステム100および/または指表面領域102の表面湾曲の所定の使用に対応して比較的にサイズおよび形状が定められ、その中に配置された複数の検知領域122を含む。例えば、センサーアレイ120の複数の検知領域122は、遠位端101が一般的にその上に力荷重を受けるとき、オペレータの手で所定のタスクを実行するとき指表面領域102の遠位端101に延びて沿うことができる。追加または代替として、さらなる例として、センサーアレイ120の複数の検知領域122は、指の表面領域102でのオペレータの手の表面輪郭に対応して、指表面領域102に沿って湾曲していることができる。
Referring now to FIG. 3A, the
図3Bを参照すると、この例では、複数の検知領域122は、指表面領域102の湾曲した解剖学的部分に沿って延び、平面的な解剖学的部分に加えて、これにより、センサーアレイ120の少なくとも1つの検知領域122を、通常、力の負荷がかかる指表面領域102の各解剖学的部分に沿って配置する。指表面領域102の湾曲部分に沿って配置されたセンサーアレイ120の検知領域122(例えば、解剖学的部分1、6、7、8、9、10、11、12、および13)は、オペレータの指の解剖学的形状の湾曲に形状適合する。ここで詳細に説明するように、指表面領域102に沿った1つまたは複数のセンサーアレイ120の材料組成は、掌表面領域104に沿って配置された1つまたは複数のセンサーアレイ120に対して変化し、指表面領域102に沿って、グローブシステム100、200に適切な指の触覚を保持することができる。特に、指表面領域102に沿ってセンサーアレイ120の剛性を下げる材料は、グローブシステム100、200のオペレータによって、指表面領域102の動きやすさを保つ。さらに、指の表面領域102に沿って1つまたは複数のセンサーアレイ120の材料厚は、掌表面領域104に沿って配置され、指表面領域102に沿ったグローブシステム100、200に対する十分な操作性を提供する、1つまたは複数のセンサーアレイ120に関連して変化し得る。
Referring to FIG. 3B, in this example, the plurality of
本例の指表面領域102上で、単一のセンサーアレイ120が示され説明されているが、本開示の範囲から逸脱することなく、指表面領域102の他の様々な解剖学的部分に沿って、追加および/またはより少ないセンサーアレイ120を配置することができることは理解されるべきである。さらに、個々のセンサーアレイ120内の複数の検知領域122は、互いに相対的なサイズと形状が異なる場合があり、指表面領域102に沿って、1つ以上のセンサーアレイ120および検知領域122の形状および位置は、本明細書に示され、描かれているものの他、グローブシステム100に含まれることができることは理解されるべきである。
A
ここで図4Aを参照すると、グローブシステム200は、1つ以上の指表面領域102に沿って配置される1つ以上のセンサーアレイ220をさらに含むことができる。この1つ以上のセンサーアレイ220は、その中に配置された複数のセンサー222を含み、それらは、比較的サイズと形状がグローブシステム200の所定の使用および/または指表面領域102の表面湾曲に対応している。例えば、センサーアレイ220の複数のセンサー222は、オペレータの手で所定のタスクを実行するとき、遠位端101が一般的にその上に力荷重を受けるとき指表面領域102の遠位端101まで、それに沿って延びることができる。追加または代替として、さらなる例として、センサーアレイ220の複数のセンサー222は、指表面領域102でのオペレータの手の角度の表面輪郭に対応する指表面領域102に沿って湾曲していることがあり得る。
Referring now to FIG. 4A, the
図4Bを参照すると、この例では、複数のセンサー222は、指表面領域102の湾曲した解剖学的部分に沿って延び、平面的な解剖学的部分に加えて、これにより、センサーアレイ220の少なくとも1つのセンサー222を、通常、力の負荷がかかる指表面領域102の各解剖学的部分に沿って配置する。本例の指表面領域102上で、単一のセンサーアレイ220が示され、説明されているが、追加および/またはより少ないセンサーアレイ220を、本開示の範囲から逸脱することなく、指表面領域102の他の様々な解剖学的部分に沿って配置することができることは理解されるべきである。さらに、個々のセンサーアレイ220内の複数のセンサー222は、互いに相対的なサイズと形状においてが異なる場合があり、指表面領域102に沿った1つ以上のセンサーアレイ220およびセンサー222の種々の他のサイズ、形状および位置は、ここに示され、描かれているものよりも、グローブシステム200に含まれることができることは理解されるべきである。
Referring to FIG. 4B, in this example, the plurality of
ここで図5を参照すると、検知領域122および/またはセンサー222の例示的なトランスデューサ300が描かれている。特に、図5は、グローブシステム100の検知領域122、および/またはトランスデューサ300を含むグローブシステム200のセンサー222の断面概略図を示す。したがって、グローブシステム100の検知領域122、および/または上記のグローブシステム200のセンサー222は、本明細書に示されるトランスデューサ300を備えることができることを理解すべきである。トランスデューサ300は、互いの上に配置された複数の層を含むことができ、グローブシステム100、200が、オペレータの手に沿って受け取った場合、比較的軽量であるように、一般に、薄い正規化構造を維持するように構成されている。トランスデューサ300の複数の層は、感知領域122および/またはセンサー222がそれに沿って配置されるオペレータの手の表面特性に依存する様々な厚さ、材料組成、弾性を含むことができる。トランスデューサ300の複数の層は、平面(つまり、フラット)プロファイルを有するものとして示されているが、グローブシステム100、200指表面領域102または掌表面領域104に沿って検知領域122および/またはセンサー222の解剖学的位置に依存して、トランスデューサ300の層は、湾曲し、傾斜し、さまざまな厚である、および/または、類似のものであり得ることが理解されるべきである。
Here, with reference to FIG. 5, an
この例では、トランスデューサ300は、感知層308がその中に配置されるように、外側拡散層306と内部拡散層310との間に配置された感知層308を含む。トランスデューサ300は、拡散層306、310のペアが接触層304、312のペア内に配置されるように、外側接触層304と内部接触層312の間に配置された外側拡散層306および内部拡散層310をさらに含む。この場合には、外側接触層304と内側接触層312とは、残りの層306、308、310が、それらの間に配置されるように、トランスデューサ300の外部境界を定義する。外側接触層304は、層306、308、310の反対側の外側表面302を画定し、そして、内側接触層312は、層306、308、310の反対側の内側表面314を画定する。トランスデューサ300の外側面302は、外側面302が反対側を向くように、指表面領域102および/または掌表面領域104に沿って比較的上方に配置され、グローブシステム100、200内で受けたときのオペレータの手からオフセットされることが理解されるべきである。したがって、トランスデューサ300の内面314は、指表面領域102に沿って比較的内側に、および/または、内側表面314が次を向くように掌表面領域104に配置され、グローブシステム100、200内で受けたときのオペレータの手に隣接する。
In this example, the
引き続き図5を参照すると、トランスデューサ300は、複数の層304、306、308、310、312を貫通して接続する、1つ以上のガイド機能316をさらに含む。この例では、トランスデューサ300は、接触層304、312のペアにおいて、拡散層306、310のペアおよび感知層308が延びる方向に対して垂直に配置されたガイド機能316のペアを含む。ガイド機構316のペアは、ガイド機構316が比較的ソフトで柔軟であるように、接触層304、312のペアおよび拡散層306、310のペアよりも比較的小さい厚さを含む。いくつかの実施形態では、ガイド機能のペア316には、VeroWhitePlus、フォトポリマー、三次元印刷材料、デジタル素材、および/または同様のものを含む。ガイド機能316のペアは、それにより、検知領域122および/またはセンサー222に沿って受ける力の検出精度を向上させるために、接触層304、312のペア、拡散層306、310のペア、および、感知層308の整列を維持するように構成される。ガイド機構316のペアは、感知層308上の長手方向の負荷をさらに低減し得る。本明細書でより詳細に説明するように、検知領域122のトランスデューサ300および/またはセンサー222は、本開示の範囲から逸脱することなく、ここに示され、説明されているものよりも追加および/または少数のレイヤーおよび/またはガイド機能を含めることができる。
Continuing with reference to FIG. 5, the
例えば、検知領域122および/またはセンサー222のトランスデューサ300に含まれる多数のガイド機能316は、感知領域122および/またはセンサー222がそれに沿って配置されることになる、オペレータの手の解剖学的領域の形状および/または輪郭に依存することができる。検知領域122および/またはセンサー222が、かなりの曲率を含むオペレータの手の解剖学的領域(例えば、指表面領域102の遠位端101、母指球部112など)に沿って配置されている場合、トランスデューサ300の複数の層304306、308、310、312の適切なアライメントを維持するには、追加のガイド機能316が必要になり得る。対照的に、検知領域122および/またはセンサー222が、実質的な形状または輪郭を含まないオペレータの手の解剖学的領域(例えば、手掌中手領域106、掌側中央部108、小指球部110など)に沿って配置されるとき、必要なガイド機能316が少ない、または、ないことが要求され得る。
For example, a number of guide functions 316 included in the
引き続き図5を参照すると、1つまたは複数のガイド機能316間の横方向距離は、感知領域122および/またはセンサー222がそれに沿って配置されることになるオペレータの手の形状および/または解剖学的領域の輪郭に応じて増減することができる。検知領域122および/またはセンサー222がオペレータの、かなりの曲率を含む手の解剖学的領域(例えば、指表面領域102の遠位端101、母指領域112など)に沿って配置されている場合、2つ以上のガイド機能316間のより小さい横方向距離が、曲率が小さい(例えば、手掌中手領域106、中手掌領域108、小指球部110、など)オペレータの手の解剖学的領域と比較したトランスデューサ300の複数の層304306、308、310、312の適切な整列を維持するために必要とされ得る。対照的に、検知領域122および/またはセンサー222が、(例えば、指表面領域102の遠位端101、母指領域112など)オペレータの手の解剖学的領域と比較して、より湾曲している実質的な形状または輪郭を含まないオペレータの手の解剖学的領域(例えば、手掌中手領域106、中手掌領域108、小指球部110、など)に沿って配置されているとき、2つ以上のガイド機能316の間のより大きな横方向距離が適切であり得る。
Continuing with reference to FIG. 5, the lateral distance between one or more guide functions 316 is the shape and / or anatomy of the operator's hand through which the
その上で受ける、圧力(例えば、強制荷重)を、それに加えられる圧力の大きさを示す電気信号に変換するように構成された3次元ロードセルを含む、トランスデューサ300の感知層308は圧力センサーである。いくつかの実施形態では、感知層308は、例えば、ピエゾ抵抗生地、ポリエチレンテレフタレート(PET)、などの印刷層である。感知層308は、比較的薄いこと、材料組成、および/または同様なことのため、接触層のペア304、312および拡散層のペア306、310に対して柔軟な層である。いくつかの実施形態では、感知層308は、1つ以上の中間層によって感知層308が拡散層のペア306、310によって分離されるように、感知層308の周りに配置された1つ以上の中間層を含むことができる。中間層は、フィルム、ファブリック、導電性インク、ポリマー、硬質プラスチック、および/または同様なコーティングを含んでもよい。他の実施形態では、トランスデューサ300は、必要に応じて、感知層308を選択的に取り外して交換することができるように、その中および拡散層のペア306、310および接触層のペア304、312の間に感知層308を受け入れるためのセンサーポケットを含むことができる。
The
引き続き図5を参照すると、拡散層のペア306、310および接触層のペア304、312は、弾性を有する3次元印刷デジタル材料で形成されている。いくつかの実施形態では、接触層のペア304、312および/または拡散層のペア306、310は、「VeroWhitePlus(商標)」、「Tank Black Plus(商標)」、および/または同様のものである。一般的に、外側接触層304および外側拡散層306は、内側接触層312および内側拡散層310に対する非圧縮性、剛性特性を提供する材料組成を含み、それは、圧縮性、より柔らかい特性を提供する材料組成を含む。いくつかの実施形態では、拡散層のペア306、310は、拡散層のペア306、310は、接触層のペア304、312に対して柔軟であるように、接触層のペア304、312よりも大きな弾性を含む。この場合には、接触層のペア304、312は、感知領域122および/またはセンサー222のトランスデューサ300の剛性の外側の構成を提供する。本明細書でより詳細に説明するように、拡散層のペア306、310の弾性の強化は、拡散層306、310のペアを可能にし、負荷(つまり、力)が、検知領域122および/またはセンサー222で受け取られて、負荷を、その間に配置された感知層308に向かってリダイレクトするときに、選択的に圧縮および/または変形する。
Continuing with reference to FIG. 5, the diffusion layer pairs 306, 310 and the contact layer pairs 304, 312 are made of elastic three-dimensional printed digital material. In some embodiments, the contact layer pairs 304, 312 and / or the diffusion layer pairs 306, 310 are "VeroWhitePlus ™", "Tank Black Plus ™", and / or the like. .. In general, the
例えば、拡散層のペア306、310は、ショア硬度値が約27Aから約50Aの範囲の弾力性を含むことができ、接触層のペア304、312は、いくつかの実施形態ではショア硬度値が約70Aから95Aの範囲の、一部の実施形態では、15Dから50Dの、いくつかの実施形態では、約95Aから約80Dの弾力性を含むことができる。グローブシステム200のセンサーアレイ220が、その中に配置された複数のセンサー222を含む(例えば、図1、図4A-4B参照)場合、複数のセンサー222の接触層のペア304、312および/または拡散層のペア306、310は、トランスデューサ300の個々の個別センサー222の触覚をさらに高めるために、ショア硬度値が低い比較的柔らかい材料を含むことができることが理解されるべきである。例えば、複数のセンサー222のうちの接触層のペア304、312は、ショア硬度値が約65Aから約70Aの弾性(一部の実施形態では15Dのショア硬度に対応する場合がある)、より具体的には約60Aから約70Aの弾性(一部の実施形態では15Dのショア硬度に対応する場合がある)を持つ材料を含むことができる。さらなる例として、複数のセンサー222の拡散層のペアの306、310は、ショア硬度値が約27Aから35Aの弾性を持つ材料を含むことができる。
For example, diffusion layer pairs 306, 310 can include elasticity with shore hardness values in the range of about 27A to about 50A, and contact layer pairs 304, 312 have shore hardness values in some embodiments. It can include elasticity in the range of about 70A to 95A, in some embodiments from 15D to 50D, and in some embodiments from about 95A to about 80D. If the
あるいは、グローブシステム100、200の検知領域122および/またはセンサー222が、ぴったりフィットするために、トランスデューサ300の層を必要とする表面湾曲を含むオペレータの手の解剖学的部分に沿って配置されている場合、トランスデューサ300の1つ以上の層は、感知領域122および/またはセンサー222に適切な剛性を提供するために、より大きなショア硬さ値を持つ材料を含むことができる。例えば、複数の検知領域122(例えば、図1、図3A-3Bを参照)を有する1つ以上のセンサーアレイ120を含むグローブシステム100を用いて、検知領域122の外側接触層304は、いくつかの実施形態では、約95Aから約100A、一部の実施形態では約50Dから約60Dのショア硬度値を含むことができ、そして、検知領域122の内側接触層312は、いくつかの実施形態では、約70Aから約80A、またはいくつかの実施形態では約15Dから約30Dのショア硬度値を含むことができ、さらに、複数のセンサー222(図2、4A-4B)を有する1つ以上のセンサーアレイ220を含むグローブシステム200を用いて、センサー222の外側接触層304は、いくつかの実施形態では、約80Aから約95A、または、いくつかの実施形態では約30Dから約50Dのショア硬度値を含むことができ、センサー222の内側接触層312は、約60Aから約75A(これは、いくつかの実施形態では約20D)のショア硬度値を含めることができる。グローブシステム100の検知領域122の接触層のペア304、312(例えば、図1、図3A-3B参照)は、グローブシステム200の接触層のペア304、312よりも比較的硬い材料組成を含み(例えば、図1、図2、4A-4B参照)、個々の個別センサー222のローカライズ領域が、トランスデューサ300のサイズ(例えば、表面積)が大きいために複数の検知領域122のトランスデューサ300用に適切な強度を維持するために硬度を上げる必要があるように感知領域122の面積よりも比較的小さくてもよいからであることを理解すべきである。
Alternatively, the
引き続き図5を参照すると、いくつかの実施形態では、内部拡散層310および/または内側接触層312の弾性は、検知領域122のトランスデューサ300および/またはセンサー222が、例えば、指表面領域102、母指領域112グローブシステム100、200などの強化された触覚と操縦性が望ましいオペレータの手の解剖学的部分に沿って配置されている場合、それぞれ、外側拡散層306および外側接触層304とは異なり得る。特に、内部拡散層310は、グローブシステム100、200内で受けたオペレータの手に十分な触覚を提供するために、外側拡散層306のショア硬度とは異なるショア硬度を含むことができる。内部拡散層310は、オペレータの手に当たる可能性があるトランスデューサ300の内面314に対して比較的隣接して配置されているためである。例えば、内側拡散層310は、ショア硬度値が約27Aから約35Aである範囲の弾性を含むことができる。他の実施形態では、内側接触層312は、グローブシステム100、200内で受けたオペレータの手に強化された操縦性を提供するために、外側接触層304のショア硬度とは異なるショア硬度を含むことができる。内側接触層312は、オペレータの手に当接する可能性のあるトランスデューサ300の内面314に比較的隣接して配置されるためである。例えば、内側接触層312は、ショア硬度値が約60Aから約70Aの範囲(これは、いくつかの実施形態では約15Dのショア硬度値に対応する場合がある)の弾性を含むことができる。
Continuing with reference to FIG. 5, in some embodiments, the elasticity of the
トランスデューサ300の拡散層のペア306、310は、接触層のペア304、312よりも、より厚い。例えば、拡散層のペア306、310は、約0.25ミリメートルから約0.5ミリメートルの厚さを含むことができ、接触層のペア304、312は、約0.1ミリメートルから約0.2ミリメートルの厚さを含むことができる。グローブシステム200のセンサーアレイ220が、その中に配置された複数のセンサー222を含み(例えば、図1、図4A-4B)、接触層のペア304、312および/または拡散層のペア306、310が、トランスデューサ300の個々の個別センサー222の触覚をさらに高めるために、より薄い厚さの比較的薄い材料を含むことができることが理解されるべきである。例えば、複数のセンサー222のうちの接触層のペア304、312は、約0.15ミリメートルから約0.2ミリメートルの厚さを有する材料を含むことができる。さらなる例として、複数のセンサー222のうちの拡散層のペア306、310は、約0.3ミリメートルから約0.5ミリメートル、より具体的には0.15ミリメートルから約0.2ミリメートルの厚さを有する材料を含むことができる。
The diffusion layer pairs 306, 310 of the
あるいは、グローブシステム100、200の検知領域122および/またはセンサー222が、ぴったりフィットするトランスデューサ300の層を必要とする表面湾曲を含むオペレータの手の解剖学的部分に沿って配置されている場合、トランスデューサ300の1つ以上の層は、検知領域122および/またはセンサー222へ適切な剛性を提供するために、より薄い厚さの材料を含むことができる。例えば、複数の検知領域122および/またはセンサー222を有する1つ以上のセンサーアレイ120、220を含むグローブシステム100、200を使用すると(例えば、図1-図4参照)、内部拡散層310は、約0.15ミリメートルから約0.20ミリメートルの厚さを含むことができる。グローブシステム100の検知領域122の内部拡散層310(例えば、図1、3A-3B参照)およびグローブシステム200の内部拡散層310(例えば、図2、4A-4B)は、検知領域122および/またはセンサー222が位置する解剖学的部分が実質的な表面曲率を含む場合、同様の厚みを含むことができることが理解されるべきである。内部拡散層310をわたる適切な力の拡散が、最小材料厚が必要であるからである。しかしながら、内側拡散層310および/またはトランスデューサ300の他の層の厚さは、グローブシステム100、200の感知領域122および/またはセンサー222が位置する解剖学的部分に沿ったオペレータの手の圧縮率によって異なることがあり得る。そのため、ここで説明する厚さと弾性はオペレータごとに異なる。
Alternatively, if the
引き続き図5を参照すると、上記のように、いくつかの実施形態では、内部拡散層310の弾性および/または内側接触層312は、感知領域122および/またはセンサー222のトランスデューサ300が、例えば、指表面領域102、母指領域112グローブシステム100、200などといった、強化された触覚と操縦性が望ましいオペレータの手の解剖学的部分に沿って配置されている場合、それぞれ、外側拡散層306および外側接触層304とは異なり得る。特に、内部拡散層310は、グローブシステム100、200内に収容されたオペレータの手に十分な触覚を提供するため、外側拡散層306の厚さとは異なる厚さを含むことができる。内部拡散層310は、オペレータの手に当たる可能性があるトランスデューサ300の内面314に比較的隣接して配置されるからである。例えば、内側拡散層310は、約0.25ミリメートルから約0.35ミリメートル、より詳細には、0.15ミリメートルから約0.20ミリメートルの厚さを含む。他の実施形態では、内側接触層312は、オペレータの手に強化された操縦性を提供するために、外側接触層304の厚さと異なる厚さを含むことができる。内側接触層312は、外側接触層304に対して、トランスデューサ300の内面314に隣接して配置されているためである。例えば、内側接触層312は、約0.10ミリメートルから約0.20ミリメートルの範囲の厚さを含み得る。
Continuing to refer to FIG. 5, as described above, in some embodiments, the elastic and / or
いくつかの実施形態では、グローブシステム100、200内で受けることになっているオペレータの手の生理学、グローブシステム100、200によって実行されるタスクなどに基づいてトランスデューサ300の1つまたは複数の層を修正または省略してもよいことが理解されるべきである。あるいは、グローブシステム200が、複数のセンサー222が配置されている1つ以上のセンサーアレイ220を含む場合、複数のセンサー222のトランスデューサ300の1つまたは複数の層は、グローブシステム200に圧力が加えられている特定の位置を検出するグローブシステム200の能力を高めるために修正または省略することができる。例えば、グローブシステム100、200のセンサーアレイ120、220を、(例えば、手掌中手領域106、中手掌領域108など)本質的に硬い表面を含む手掌表面領域104の部分に沿って配置することができる実施形態では、トランスデューサ300の1つ以上の層の厚さを減少させることができ、トランスデューサ300の1つ以上の層の弾性が増加することができ、および/または、トランスデューサ300の1つまたは複数の層を省略することができる。言い換えると、オペレータの手の特定の解剖学的部分の自然に硬い表面特性のために、検知領域122および/またはセンサー222のトランスデューサ300は、堅い構成を含める必要はない。
In some embodiments, one or more layers of the
さらなる例として、グローブシステム100、200のセンサーアレイ120、220が(例えば、小指球部110、母指領域112など)本質的に柔軟な表面を含む掌表面領域104の部分に沿って配置され得る実施形態では、トランスデューサ300の1つ以上の層の厚さを増加させることができ、トランスデューサ300の1つ以上の層の弾性が低下することがあり得、および/または、トランスデューサ300の1つまたは複数の層を省略することができる。言い換えると、オペレータの手の特定の解剖学的部分の自然に柔らかい表面特性のために、検知領域122および/またはセンサー222のトランスデューサ300は、堅い構成を含める必要があり得る。
As a further example,
引き続き図5を参照すると、内側拡散層310および/または内側接触層312は、例えば、グローブシステム200のセンサーアレイ220がその中に複数のセンサー222を含むように、トランスデューサ300から完全に省略することができる。この場合には、複数のセンサー222のうちの1つまたは複数は、少なくとも外側接触層304、外側拡散層306、および、感知層308を含むトランスデューサ300を含むことができる。この実施形態では、1つ以上の内部拡散層310および/または内側接触層312が省略されており、トランスデューサ300の残りの層の厚さおよび/または材料弾性は、この省略に対応するために変更できる。例えば、トランスデューサ300の内側接触層312を省略することは、トランスデューサ300に適切な剛性を提供して、適切な力配分(例えば、約0.25ミリメートルから約0.35ミリメートルの範囲)を実行するために、内部拡散層310の厚さを増加させることにより対応することができる。さらに、トランスデューサ300の内部拡散層310の材料弾性は、内側接触層312の省略によるセンシング領域全体に適切な圧力の拡散を提供するために減少させることができる(例えば、約50Aから約60Aのショア硬さの範囲)。言い換えると、トランスデューサ300の内部拡散層310の硬度および/または剛性は、このような内部拡散層310を通して、トランスデューサ300の内面314に沿って受ける力荷重を適切に受け取り、分散し、正規化するために、内側接触層312の省略に対応するために増加させることができる。
Continuing with reference to FIG. 5, the
他の実施形態では、外側接触層304および外側拡散層306は、感知層308上に配置された単一の外層(図示せず)については省略することができる。この実施形態では、外側接触層304および外側拡散層306の材料組成は、剛性、圧縮率、そして、外側接触層304および外側拡散層306に集合的に設けられた構造を適切に提供するために、単一の外層に集合的に提供されてもよい。この場合には、単一の外層がもともと、本明細書に記載の外側接触層304および外側拡散層306によって、それぞれ、実行された分散および拡散特性を実行するように構成および操作可能であるように感知層308の上に単一の層のみが印刷される。単一の外層は、ショア硬度約27Aから約95Aの弾性の範囲を含むことができる。特に、単一の外層には、層の横方向の厚さを通してさまざまな弾性(つまり、ショア硬度)が含まれる場合がある。それにより、それを通る力の分散と拡散の両方を促進する。言い換えると、本実施形態の単一の外層は、力を受け、その力を複数の力に分散し、そして、複数の正規化された力をそれに固定された感知層308に伝える前に、複数の力を正規化するように構成される。
In other embodiments, the
内側接触層312および内側拡散層310は、単一の外層の代わりに、および/または単一の外層に加えて感知層308の上に配置された単一の内層(図示せず)についても同様に省略できることが理解されるべきである。特に、単一の内側層は、単一の外層の反対側の表面に沿って感知層308の上に配置することができる。内側接触層312および内部拡散層310の材料組成は、剛性、圧縮率、そして、内側接触層312および内部拡散層310に集合的に設けられた構造を適切に提供するために、単一の内層に集合的に提供することができる。この場合には、単一の内層が分散および、本明細書に記載されている、それぞれの、もともと内部接触層312と内部拡散層310とによって実行された拡散特性を実行するように構成され、動作するように、単一の外層を含む感知層308の表面の反対側の感知層308に沿って単一の層のみが印刷され、単一の内層には、層の側面の厚さを通して、さまざまな弾性(つまり、ショア硬度)を含むことができ、それにより、力の分散と拡散を容易にする。言い換えると、本実施形態の単一の内層は、力(例えば、法線力)を受けるように構成され、力を複数の力に分散し、そして、複数の正規化された力を、それに固定された感知層308に伝える前に複数の力を正規化する。
The
ここで、図7のフロー図とともに図6を参照すると、グローブシステム100、200に印加された力荷重を検出および測定する例示的な方法400が、概略的に示されている。すなわち、グローブシステム100、200は、オペレータの手の平面に対してさまざまな角度の向きで、グローブシステム100、200の1つ以上のセンサーアレイ120、220に沿って受ける力の負荷から生成される結果として生じる圧力を測定するように動作可能である。図6-7および以下の付随する説明は、本明細書に記載の主題を限定すること、または、レイヤー間で力を分散する方法の正確な説明を表すことを意図していない、代わりに、本明細書に記載の層の一般的な力分散特性を示すために、簡単な回路図の概要を提供することを目的としている。
Here, with reference to FIG. 6 along with the flow diagram of FIG. 7, an
図6を参照すると、ステップ402において、力Fを、グローブシステム100、200の1つまたは複数のセンサーアレイ120、220のうちの少なくとも1つに沿って(図1-2)、特に、感知領域122および/またはセンサー222のトランスデューサ300の外側接触層304に沿って受ける。この力Fは、トランスデューサ300の外側表面302に対して横方向にある力ベクトルFが外側接触層304に沿って受けられるように水平成分FXと垂直成分FYで構成される。言い換えると、力Fは、グローブシステム100、200の検知領域122および/またはセンサー222に沿って受け取られる大きさと方向の両方を含むベクトル量である。ステップ412において、力Fを受ける外側接触層304に応じて、トランスデューサ300の外側面302に沿って、1つまたは複数の法線力FR1、FR2は、トランスデューサ300の内面314に沿って内側接触層312で生成および受けられる。1つまたは複数の法線力FR1、FR2は、内面314に隣接してこれに当接して配置されたオペレータの手によってトランスデューサ300に加えられる反力である。法線力FR1、FR2は、法線力ベクトルFR1、FR2が、トランスデューサ300の内面314に対して横方向にある内側接触層312に沿って受けられるように、水平成分FR
1
X、FR
2
X、および垂直コンポーネントFR
1
Y、FR
2
Yで構成され、
Referring to FIG. 6, in step 402, the force F is applied along at least one of one or
したがって、検知領域122および/またはセンサー222は、グローブシステム100に係合する外部オブジェクトによって外側接触層304で少なくとも1つの力Fと、その中に配置されたオペレータの手によって内側接触層312における少なくとも1つの垂直力FRとを受ける内部接触層312に沿って受ける垂直力FRの量は、力Fがトランスデューサ300に加えられるときトランスデューサ300は、その上でオペレータの手を係合する内側接触層312に沿った多数の接触点に対応することができることが理解されるべきである。この例では、トランスデューサ300は、法線力のペアFR1、FR2が生成され、内側接触層312に適用されるような2つの位置において、内面314に沿ってオペレータの手と係合する。追加のおよび/またはより少ない力Fおよび/または垂直力FR1、FR2は、本開示の範囲から逸脱することなく、ここに示され、描かれているものよりもグローブシステム100、200の感知領域122および/またはセンサー222に適用することができることが理解されるべきである。
Thus, the
引き続き図6を参照すると、ステップ404において、外側接触層304は、トランスデューサ300の外側面302に沿って、外側接触層304の領域を通して力Fが均等に分散されるように均等に受けた力Fを分散する。力ベクトルFの大きさに依存して、力Fは、トランスデューサ300で受けた初期力Fは、外側接触層304に、外側拡散層306に向かって均等に分散されるように、「N」回の、F/Nに分割されることが理解されるべきである。この例では、力Fは、外側接触層304を通じて、9つの等しい分散F/9に分散される。しかしながら、他の例では、力ベクトルFは、力Fが様々な他の分散量に分散されるように、より大きなおよび/またはより小さな大きさを含むことができる。ステップ414において、内側接触層312は、法線力FR1、FR2(つまり、反力)が、内側接触層312の領域全体に均等に分散しているように、均等に、トランスデューサ300の内面314に沿って受けた垂直力FR1、FR2を分散させる力ベクトルFの大きさに依存して、法線力FR1、FR2は、トランスデューサ300で受けた初期の法線力FR1、FR2が、外側接触層304に沿って、初期力ベクトルFと実質的に同等の量で、内側接触層312を通して、そして内部拡散層310に向かって均等に分散するように、「N」回、FR/Nに分割されることが理解されるべきである。この例では、法線力FR1、FR2は、外側接触層304における力F/9の分散に対応して、内側接触層312を通して9つの等しい分散FR/9に分散される。
Continuing with reference to FIG. 6, in
ステップ406において、1つ以上のフォースセグメントに、外側接触層304の領域全体に分散している力F/9で、分散された力F/9は、外側接触層304に隣接してこれと連絡して配置される外側拡散層306に伝達される。この場合には、外側拡散層306は、外側接触層304によって分散された1つまたは複数のセグメントF/9に対応するさまざまな位置で外側拡散層306の表面積全体にわたり分散力F/9を受ける。ステップ408において、外側拡散層306は、外側接触層304で最初に受ける力ベクトルFの大きさに等しい累積大きさの力ベクトルF/9が安定し、スカラー力FY/9に移行するように外側接触層304から受けた分散力F/9を正規化する。ステップ416において、1つ以上の法線力セグメントFR/9に、内側接触層312の領域全体に分散している法線力FR/9で、分散法線力FR/9は、内側接触層312に隣接して、それと連絡して配置された内部拡散層310に伝達される。この場合には、内部拡散層310は、内側接触層312により分散された1つ以上のセグメントFR/9に対応するさまざまな位置において、内部拡散層310の表面積をわたる分散法線力FR/9を受ける。ステップ418において、内部拡散層310は、法線力ベクトルFR/9が安定し、内側接触層312で受けた法線力ベクトルFR1、FR2の元の大きさに相当する累積的な大きさのスカラー力FRY/9に移行するように、内部接触層312から受信した分散法線力FR/9を正規化する。
In step 406, with a force F / 9 dispersed across the region of the
引き続き図6を参照すると、ステップ410において、正規化され、外側拡散層306の領域全体に分散したスカラー力FY/9で、FY/9の正規化および分散された力は、外側拡散層306に隣接して、それと連絡して配置された感知層308に伝達される。この場合には、感知層308は、外側拡散層306によって分散された1つ以上のセグメントに対応する感知層308の外側面に沿って、様々な位置での感知層308の表面積全体にわたってFY/9の正規化および分散された力を受ける。ステップ420において、内部拡散層310の正規化され、エリア全体に分散されたスカラー法線力FRY/9で、正規化および分散された法線力FRY/9は、内部拡散層310に隣接してこれと連絡して配置された感知層308に伝達される。この場合には、感知層308は、内部拡散層310により分散された1つ以上のセグメントに対応する感知層308の内面に沿って、様々な位置での感知層308の表面積全体にわたる正規化および分散された垂直力FRY/9を受ける。
Continuing with reference to FIG. 6, in
ステップ422において、感知層308は、感知層308の表面積をわたる複数の位置において、外層304、306(つまり、外側接触層304および外側拡散層306)からの正規化され分散された力FY/9、および、内側層310、312(つまり、内部拡散層310および内部接触層312)からの正規化され分散された垂直力FRY/9を受け、感知する。この場合には、複数の力が均等に分散され、均一な分散と正規化された力ベクトルのために、より高い精度で、測定可能なスカラー量で感知層308に加えられる。ステップ424において、測定された初期力Fと法線力FR1、FR2の大きさで、感知層308は、グローブシステム100、200の検知領域122および/またはセンサー222に印加される、結果として生じる圧力を決定する。
In
上記のシステムには、1つ以上の非離散センシング領域を含む各センサーアレイ、および/または、検出のためにその中に配置された個別のセンサーを用いて、グローブのさまざまな解剖学的領域に沿って、配置され、そして、それに加えられる力を測定する複数のセンサーアレイを提供する圧力感知グローブシステムが含まれる。1つ以上の非離散センシング領域および/または離散センサーは、拡散層のペア内に配置されたセンサーを含むトランスデューサを含み、さらに、拡散層のペアを横切ってトランスデューサの外側面に沿って受けた力を分散する接触層のペア内に配置される。拡散層のペアは、それによって、接触層のペアから受けた力を正規化し、検出のため、およびセンサーに加えられる結果として生じる圧力を決定するために、その中に配置された感知層全体に正規化された力を分散する。 The above system uses each sensor array containing one or more non-discrete sensing regions and / or individual sensors placed therein for detection in different anatomical regions of the glove. Includes a pressure sensing glove system that provides multiple sensor arrays that are placed along and measure the force applied to it. One or more non-discrete sensing regions and / or discrete sensors include a transducer that includes sensors located within a pair of diffuse layers, and further, forces received along the outer surface of the transducer across the pair of diffuse layers. Is placed within a pair of contact layers that disperse. A pair of diffuse layers thereby normalizes the force received from the pair of contact layers and throughout the sensing layer placed therein for detection and to determine the resulting pressure applied to the sensor. Disperse the normalized force.
「実質的に」および「約」という用語は、定量的な比較、値、測定、または他の表現に起因する可能性がある不確実性の固有の程度を表すために、本明細書で利用され得ることに留意する。これらの用語は、本明細書で、問題の主題の基本機能に変更をもたらすことなく、定量的表現が、記載されている参考文献とは異なる場合がある程度を表すためにも使用される。 The terms "substantially" and "about" are used herein to describe the inherent degree of uncertainty that may result from a quantitative comparison, value, measurement, or other expression. Keep in mind that it can be done. These terms are also used herein to describe to some extent that the quantitative representation may differ from the references described, without causing any change in the basic function of the subject matter in question.
本明細書では特定の実施形態を例示し説明したが、請求された主題の主旨および範囲から逸脱することなく、他のさまざまな変更および修正が行われることがあり得ることは理解されるべきである。また、請求された主題の様々な態様が本明細書に記載されているが、そのような側面を組み合わせて利用する必要はない。したがって、添付の特許請求の範囲は、特許請求された主題の範囲内であるようなすべての変更および修正を対象とすることを意図している。 Although specific embodiments have been exemplified and described herein, it should be understood that various other changes and modifications may be made without departing from the gist and scope of the claimed subject matter. be. Also, various aspects of the claimed subject matter are described herein, but it is not necessary to utilize such aspects in combination. Therefore, the appended claims are intended to cover all changes and amendments that are within the scope of the claimed subject matter.
Claims (15)
接触層のペアの間に配置された拡散層のペアであって、該接触層のペアは、該拡散層のペア全体でセンサーの外側面に沿って受ける力を分散する、ペアと、
前記拡散層のペアの間に配置された感知層であって、
該拡散層のペアは、前記感知層を横断する接触層の前記ペアから受けた前記力を、前記力の前記垂直コンポーネントを含むスカラー力に移行させ、
該感知層は、前記センサーに印加される結果として生じる圧力を決定するために、該感知層の表面積全体にわたり複数の位置で前記スカラー力を受け、
前記接触層のペアは、内側接触層および外側接触層を含み、
該内側接触層は、該外側接触層よりも大きな弾性を有し、
前記感知層のペアは、内側拡散層および外側拡散層を含み、
該内側拡散層は、該外側拡散層よりも大きな弾性を有する、
感知層と、
を含むセンサーを備える、
力を測定するための圧力感知デバイス。 A pair of contact layers for receiving forces, including horizontal and vertical components,
A pair of diffusion layers arranged between a pair of contact layers, wherein the pair of diffusion layers distributes the force received along the outer surface of the sensor across the pair of diffusion layers.
A sensing layer arranged between the pairs of diffusion layers.
The diffusion layer pair transfers the force received from the pair of contact layers across the sensing layer into a scalar force that includes the vertical component of the force.
The sensing layer receives the scalar force at multiple locations over the entire surface area of the sensing layer to determine the resulting pressure applied to the sensor.
The pair of contact layers includes an inner contact layer and an outer contact layer.
The inner contact layer has greater elasticity than the outer contact layer and has greater elasticity.
The pair of sensing layers includes an inner diffusion layer and an outer diffusion layer.
The inner diffusion layer has greater elasticity than the outer diffusion layer.
With the sensing layer,
Equipped with sensors including
A pressure sensing device for measuring force.
接触層の前記ペアの第2層は、前記圧力感知デバイスの内面に沿って伸びている、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の圧力感知デバイス。 The first layer of the pair of contact layers extends along the outer surface of the pressure sensing device and extends.
The pressure sensing device according to any one of claims 1 to 6, wherein the second layer of the pair of contact layers extends along the inner surface of the pressure sensing device.
前記接触層の前記ペアの第2層は、前記外側面で前記力を受ける接触層の前記ペアの第1層に応じて、前記圧力感知デバイスの前記内面で発生する垂直力を受ける、請求項7に記載の圧力感知デバイス。 The first layer of the pair of the contact layers receives the force from the outer surface of the pressure sensing device.
The second layer of the pair of the contact layers receives a normal force generated on the inner surface of the pressure sensing device, depending on the first layer of the pair of contacts receiving the force on the outer surface. 7. The pressure sensing device according to 7.
前記位置から、前記外側接触層および前記内側接触層に沿って、前記外側接触層および前記内側接触層をわたる複数の位置まで、前記力を分散させるステップと、
前記センサーの外側拡散層および内側拡散層の複数の位置において、前記外側接触層および前記内側接触層の前記複数の位置から前記力を受けるステップであって、前記外側拡散層および前記内側拡散層は、その上で受けた前記力に対して前記外側接触層および前記内側拡散層の下に配置される、ステップと、
前記外側拡散層および前記内側拡散層をわたる前記複数の位置において、前記外側拡散層および前記内側拡散層を通り、前記力の前記垂直コンポーネントを含む前記力をスカラー力に移行するステップと、
前記センサーの感知層の表面をわたる力を受けるステップであって、該感知層は、前記外側拡散層および前記外側拡散層の下に配置され、前記内側接触層は、前記外側接触層より大きな弾性を有し、該内側拡散層は、該外側拡散層よりも大きな弾性を有する、ステップと、
を含む方法。 A step that receives a force applied to a device comprising the sensor in a position along the outer and inner contact layers of the sensor, wherein the force includes a horizontal component and a vertical component.
A step of distributing the force from the position to a plurality of positions across the outer contact layer and the inner contact layer along the outer contact layer and the inner contact layer.
At a plurality of positions of the outer diffusion layer and the inner diffusion layer of the sensor, the outer diffusion layer and the inner diffusion layer are steps in which the force is received from the plurality of positions of the outer contact layer and the inner contact layer. A step and a step that is placed beneath the outer contact layer and the inner diffusion layer against the force received on it.
A step of transferring the force, including the vertical component of the force, into a scalar force through the outer diffusion layer and the inner diffusion layer at the plurality of positions across the outer diffusion layer and the inner diffusion layer.
In the step of receiving a force across the surface of the sensing layer of the sensor, the sensing layer is arranged below the outer diffusion layer and the outer diffusion layer, and the inner contact layer has greater elasticity than the outer contact layer. And the inner diffusion layer has greater elasticity than the outer diffusion layer,
How to include.
前記内部接触層に沿った前記位置から前記垂直力を、前記内部接触層をわたる複数の位置へ分散させるステップと、
前記センサーの内部拡散層の複数の位置で、前記内部接触層の前記複数の位置から前記垂直力を受けるステップであって、前記内部拡散層は、その上で受ける垂直力に対して前記内部接触層の上に配置される、ステップと、
をさらに含む、請求項11に記載の方法。 A step of receiving a normal force at a position along the inner contact layer of the sensor, depending on the outer contact layer of the sensor receiving the force.
A step of dispersing the normal force from the position along the internal contact layer to a plurality of positions across the internal contact layer.
A step of receiving the normal force from the plurality of positions of the internal contact layer at a plurality of positions of the internal diffusion layer of the sensor, wherein the internal diffusion layer makes the internal contact with respect to the normal force received on the vertical force. Steps and steps placed on top of the layer,
11. The method of claim 11.
前記感知層の前記表面をわたる法線力を受けるステップであって、前記感知層は、その上に受ける垂直力に対して相対する前記内部接触層および前記内部拡散層の上に配置される、ステップと、
をさらに含む、請求項12に記載の方法。 A step of transferring the normal force passing through the internal diffusion layer to a scalar force at the plurality of positions across the internal diffusion layer.
A step of receiving a normal force across the surface of the sensing layer, wherein the sensing layer is placed on the internal contact layer and the internal diffusion layer opposite to the normal force received upon it. Steps and
12. The method of claim 12.
前記少なくとも1つの指表面領域102および前記掌表面領域のうちの少なくとも1つの上に提供された複数のセンサーと、
を備えるグローブ装置であって、
該複数のセンサーの各々は、
グローブ装置の表面に沿って配置され、前記グローブ装置の前記表面から力を受けるように構成された外層であって、前記力は水平コンポーネントおよび垂直コンポーネントを含み、該外層はさらに該力を分散させ、該力の該垂直コンポーネントを含むスカラー力に遷移させるように構成される、外層と、
外層に対向して配置され、前記グローブ装置の前記表面で前記外層が前記力を受けることに応じて、垂直力を受けるように構成された内層であって、該内層は、さらに、内層と、垂直力を分散するように構成されている、内層と、
前記外層と前記内層との間に配置された感知層であって、該感知層は、前記グローブ装置の前記表面から受ける前記力の結果として生じる大きさを検出するために、前記外層からの前記スカラー力および前記内層からのスカラー垂直力を受けるように構成されている、感知層と、を含み、
ここで、
前記外層は、外側接触層および外側拡散層を含み、
前記内層は、内側接触層および内側拡散層を含み、
該内側接触層は、該外側接触層よりも大きな弾性を有し、
該内側拡散層は、該外側拡散層よりも大きな弾性を有する、
グローブ装置。 A glove system worn by the user, the glove system comprising at least one finger surface area and a palm surface area.
With a plurality of sensors provided on the at least one finger surface area 102 and at least one of the palm surface areas.
It is a glove device equipped with
Each of the plurality of sensors
An outer layer arranged along the surface of the glove device and configured to receive a force from the surface of the glove device, wherein the force includes horizontal and vertical components, which further disperses the force. With an outer layer configured to transition to a scalar force containing the vertical component of the force,
An inner layer that is arranged to face the outer layer and is configured to receive a normal force in response to the outer layer receiving the force on the surface of the glove device, the inner layer further comprising an inner layer. The inner layer, which is configured to disperse the normal force ,
A sensing layer disposed between the outer layer and the inner layer, wherein the sensing layer from the outer layer is to detect the magnitude resulting from the force received from the surface of the glove device. Includes a sensing layer, which is configured to receive a scalar force and a scalar normal force from said inner layer.
here,
The outer layer includes an outer contact layer and an outer diffusion layer.
The inner layer includes an inner contact layer and an inner diffusion layer.
The inner contact layer has greater elasticity than the outer contact layer and has greater elasticity.
The inner diffusion layer has greater elasticity than the outer diffusion layer.
Globe device.
を含み、
前記外層の前記第1厚さは、前記第2厚さに対する前記グローブ装置の前記表面に対して近接して配置され、
前記外層の前記第2厚さは、前記第1厚さに対する感知層に近接して配置される、
請求項14に記載のグローブ装置。 The outer layer has a first thickness having an initial shore hardness value of about 75A to 95A and a second thickness having a second shore hardness value of about 27A to about 50A.
Including
The first thickness of the outer layer is arranged in close proximity to the surface of the glove device with respect to the second thickness.
The second thickness of the outer layer is arranged in close proximity to the sensing layer for the first thickness.
The glove device according to claim 14.
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